CN101764384A - 一种电缆低热阻保护填充介质及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高含水率、高稳定性、低热阻、环保、能有效防止白蚁危害的电缆低热阻保护填充介质及其制备方法。所述的填充介质是由膨润土、细石英砂、水、水泥混合而成，以微量酒石酸、微量碳酸三纳作为添加剂。按质量分数100％计，优选包括：膨润土54％-57％，细石英砂24％-28％，水14％-16％，水泥2.5％-3.5％，酒石酸0.24％-0.26％，碳酸三钠0.24％-0.26％。它在凝固前具有较好的初始流动性，适中碱度，泌水率低等特点。凝固后，与传统的材料相比，具有高含水率和高稳定性的优点，能使电缆周围长期保持较低的热阻，其热阻比土壤还要小，而硬度较高，从而提高电缆载流量或降低电缆导体的运行温度。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于电缆施工的填料及其制备方法，具体涉及一种电缆低热阻保护填充介质及其制备方法。
背景技术：
自有电缆以来许许多多专家技术人员都在为电缆的安全运行努力着，为了提高载流量，减小铺设中的局部发热瓶颈，在电缆产品上研发出了负离子水冷却，气体冷却，绝缘油冷却等产品，但都因为成本高昂，施工技术繁锁复杂，而使电力系统发展缓慢，用电相当紧张，阻碍了国民经济的快速发展，人民生活水平的提高。为了防止白蚁对电缆破坏，研发出氯磺化技术，高分子硬质材料及重金属铅套来保护电缆，维持电网安全运行。但是氯磺化技术生产时产生的毒气危害工人健康，金属铅的慢性分解渗入土壤河流使牲畜庄稼受染，而高分子材料随着高温和时间的推移，慢慢老化开裂，白蚁开始侵蚀电缆危及电网。目前，电缆施工回填填料使用最多的就是钢筋混凝土技术，其使用水泥黄沙或者管道来保护电缆，但是其存在以下诸多的问题。
1、材料特性缺陷
施工材料是水泥，黄沙，水等搅拌后使用，一旦成型干硬后，会使电缆正常运行时产生的热量被其包裹，保温阻隔使得热量难以向周围土壤散发。造成如变电站，桥梁穿管，穿路等基建项目混凝土部位电缆的局部输电瓶颈，长期运行造成该部位电缆运行温度上升，电缆绝缘材料受高温影响加速老化，缩短使用寿命。高压线路更加容易引起这些部位的介损，增加造成事故概率。
2、维修相当困难
水泥、黄沙与水的施工材料与土壤相比，热阻较大、硬度较高。当电缆发生故障需要进行开挖时，相当费力，需要动用大型挖掘设备，同时容易挖坏相邻间其他线路的电缆，造成更大事故或损失。
3、容易受白蚁侵害
水泥、黄沙与水作为施工材料的电缆周围温度很高，湿度很低。温度随着向电缆周边的延伸逐渐下降，到温度湿度适宜的部位就很容易滋生白蚁。
4、线路运行成本较高
水泥、黄沙与水作为施工材料的电缆线路局部瓶颈处散热环境差，介质损耗大，对正常运行的电缆载流量有一定的影响，增加了供电线路的投资成本。
发明内容：
本发明的第一个目的是提供一种高含水率、高稳定性、低热阻、环保、能有效防止白蚁危害的电缆低热阻保护填充介质。
本发明的电缆低热阻保护填充介质，是由膨润土、细石英砂、水、水泥混合而成，以微量酒石酸、微量碳酸三纳作为添加剂。
本发明的电缆低热阻保护填充介质，按质量分数100％计，优选比例为：膨润土 54％-57％，细石英砂 24％-28％，水 14％-16％，水泥 2.5％-3.5％，酒石酸 0.24％-0.26％，碳酸三钠0.24％-0.26％。
所述的电缆低热阻保护填充介质，按质量分数100％计，更优选为：膨润土55.5％，细石英砂26％，水15％，水泥3％，酒石酸0.25％，碳酸三钠0.25％。
所述的细石英砂优选粒度为600目的细石英砂。
上述的膨润土、细石英砂、水、水泥、酒石酸、碳酸三钠都是已知物质。
本发明的另外一个目的是提供电缆低热阻保护填充介质的制备方法，包括以下步骤：
在膨润土中加入水和细石英砂，搅拌15-30min，搅拌均匀成糊状而形成膨润上胶液，膨润土胶液放置约5min。将酒石酸和碳酸三钠用水溶解，搅拌大约15-30min，使其充分溶解而形成添加剂水溶液，然后在该溶液中加入水泥，搅拌大约5min，使其搅拌均匀而形成水泥悬浮液，该水泥悬浮液与上述放置约5min的膨润土胶液混合搅拌大约10min，使其搅拌均匀，而形成本发明的电缆低热阻保护填充介质。
本发明的电缆低热阻保护填充介质使用方法是直接将该电缆低热阻保护填充介质回填到电缆沟里，使其均匀包裹于电缆上。本发明人通过实验发现，优选用量为电缆体积的一倍，量越大其效果越好。
本发明的电缆低热阻保护填充介质，采用膨润土、细石英砂，水，水泥，酒石酸，碳酸三钠按照一定的比例，通过特殊的工艺制备而成。该电缆低热阻保护填充介质在凝固前具有较好的初始流动性，适中碱度，泌水率低等技术特点。在凝固后，与传统的材料相比，其具有高含水率和高稳定性的优点，能使电缆周围长期保持较低的热阻，其热阻比土壤还要小，散热性好，而且硬度较高，从而提高电缆载流量或降低电缆导体的运行温度。与传统材料相比，同样规格的电缆，载流量能增加10％，因此使项目投资费用大大降低。并且本发明的电缆低热阻保护填充介质很环保，无害无毒。由于该电缆低热阻保护填充介质的温度与湿度以及材料本身成份呈略碱性，不适合白蚁的滋生繁衍，因此能防止白蚁侵蚀电缆，从而保护线路。本发明的制备工艺简单，易于现场施工与操作。
具体实施方式：
实施例1：
(一)电缆低热阻保护填充介质的制备
本实施例的电缆低热阻保护填充介质，按质量分数100％计，膨润土55.5％，600目的细石英砂26％，水15％，水泥3％，酒石酸0.25％，碳酸三钠0.25％。
其制备方法如下：
在膨润土中加入水和细石英砂，搅拌20min，搅拌均匀成糊状而形成膨润土胶液，膨润土胶液放置约5min。将酒石酸和碳酸三钠用水溶解，然后搅拌大约20min，使其充分溶解而形成添加剂水溶液，然后在该溶液中加入水泥，搅拌大约5min，使其搅拌均匀而形成水泥悬浮液，该水泥悬浮液与上述放置约5min的膨润土胶液混合搅拌大约10min，使其搅拌均匀，而形成本发明的电缆低热阻保护填充介质。
制备好的电缆低热阻保护填充介质的各主要技术参数如下：
1、热阻系数：14-18℃.cm/W(初始态)
25-40℃.cm/W(潮湿态)
2、强度状况：凝胶固结体，不会从水泥材料盒块体中流出。
3、温度适应性：0-70℃的环境
4、PH值：显碱性pH7.8。
5、粘度：4338CP(起始粘度)
27064CP(7天后粘度)
(旋转粘度计测定，9转/分，20℃)
6、泌水率：≤0.9％
7、体积膨胀变化：如表1所示
表1
由上述参数可知，本发明的电缆低热阻保护填充介质在凝固前具有很好的流动性，凝固后，其具有较高的含水率和高稳定性，使其具有较低的热阻，pH值略呈碱性，温度适应的范围比较广，在0-70℃环境下皆可以使用。
(二)电缆低热阻保护填充介质施工试验
1、试验地点：110kV天龙区和天环龙区
2、施工及试验：2009年5月12日开始，利用110kV天龙区东线和110kV天环龙区线停电检修的机会，选择在广州市环市中路广工北门附近路段的线路电缆，选取50米，作为试验区域，用本实施例的电缆低热阻保护填充介质回填，其用量与所需回填的电缆体积相同，均匀铺设于电缆的周围，其它电缆段仍然采用传统的中砂按照常规方法进行回填作为对照。并分别在电缆低热阻保护填充介质回填段和相邻的中砂回填段电缆表面安装了热电偶，热电偶T1安装于电缆低热阻保护填充介质回填段的中间位置，热电偶T2安装于中砂回填段距T1约50米处。两组热电偶同时对测温点进行20至30分钟的测温，并记录T1、T2两点的环境温度。通过比较不同回填材料段电缆表面的温度，检验电缆低热阻保护填充介质改善电缆散热环境从而提高电缆载流量的能力。
3、检测仪器设备
表2 检测仪器设备参数
4、试验时间：2009年08月19日～08月22日
5、试验结果：
表3 电缆表面温度记录表
通过三天的测量数据对比可以看到，与传统回填材料相比较，采用本实施例的电缆低热阻保护填充介质回填段的电缆段表面温度降低了6.7℃～12.1℃，下降比例在15％～24.8％范围内，说明本实施例的电缆低热阻保护填充介质对电缆散热环境具有显著的改善作用。
经过后续长达半年的观察，到目前为止，该线路运行正常，检测温度随气候变化温差稳定在同一范围内，在同一段直埋电缆上，与传统中砂作为填料的电缆段相比，采用本实施例的电缆低热阻保护填充介质作为回填材料的电缆段能大幅度改善电缆的散热环境，电缆表面温度的降低比例超过15％，对提高电缆载流量和降低电缆导体运行温度作用明显，在电缆周围未发现白蚁的分布。
实施例2：
(一)电缆低热阻保护填充介质的制备
本发明的电缆低热阻保护填充介质，按质量分数100％计，包括：膨润土54％，粒度为600目细石英砂28％，水14％，水泥3.5％，酒石酸0.24％，碳酸三钠0.26％。
其制备方法如下：
在膨润土中加入水和细石英砂，搅拌15min，搅拌均匀成糊状而形成膨润土胶液，膨润土胶液放置约5min。将酒石酸和碳酸三钠用水溶解，然后搅拌大约30min，使其充分溶解而形成添加剂水溶液，然后在该溶液中加入水泥，搅拌大约5min，使其搅拌均匀而形成水泥悬浮液，该水泥悬浮液与上述放置约5min的膨润土胶液混合搅拌大约10min，使其搅拌均匀，而形成本发明的电缆低热阻保护填充介质。
将本实施例的电缆低热阻保护填充介质回填到电缆周围。结果发现，与传统回填材料相比较，采用本实施例的电缆低热阻保护填充介质回填段的电缆段表面温度降低了6℃～11℃，下降比例在14％～23％范围内，说明本实施例的电缆低热阻保护填充介质对电缆散热环境具有显著的改善作用。
经过后续长达半年的观察，到目前为止，该线路运行正常，检测温度随气候变化温差稳定在同一范围内，在同一段直埋电缆上，与传统中砂作为填料的电缆段相比，采用本实施例的电缆低热阻保护填充介质作为回填材料的电缆段能大幅度改善电缆的散热环境，电缆表面温度的降低比例超过14％，对提高电缆载流量和降低电缆导体运行温度作用明显，在电缆周围未发现白蚁的分布。
实施例3：
(一)电缆低热阻保护填充介质的制备
本发明的电缆低热阻保护填充介质，按质量分数100％计，包括：膨润土57％，粒度为600目细石英砂24％，水16％，水泥2.5％，酒石酸0.26％，碳酸三钠0.24％。
其制备方法如下：
在膨润土中加入水和细石英砂，搅拌30min，搅拌均匀成糊状而形成膨润土胶液，膨润土胶液放置约5min。将酒石酸和碳酸三钠用水溶解，搅拌大约15min，使其充分溶解而形成添加剂水溶液，然后在该溶液中加入水泥，搅拌大约5min，使其搅拌均匀而形成水泥悬浮液，该水泥悬浮液与上述放置约5min的膨润土胶液混合搅拌大约10nin，使其搅拌均匀，而形成本发明的电缆低热阻保护填充介质。
将本实施例的电缆低热阻保护填充介质回填到电缆周围。结果发现，与传统回填材料相比较，采用本实施例的电缆低热阻保护填充介质回填段的电缆段表面温度降低了6℃～11.5℃，下降比例在14％～24％范围内，说明本实施例的电缆低热阻保护填充介质对电缆散热环境具有显著的改善作用。
经过后续长达半年的观察，到目前为止，该线路运行正常，检测温度随气候变化温差稳定在同一范围内，在同一段直埋电缆上，与传统中砂作为填料的电缆段相比，采用本实施例的电缆低热阻保护填充介质作为回填材料的电缆段能大幅度改善电缆的散热环境，电缆表面温度的降低比例超过14％，对提高电缆载流量和降低电缆导体运行温度作用明显，在电缆周围未发现白蚁的分布。
Claims (5)
1.一种电缆低热阻保护填充介质，其特征在于：由膨润土、细石英砂、水、水泥混合而成，以微量酒石酸、微量碳酸三纳作为添加剂。
2.根据权利要求1所述的电缆低热阻保护填充介质，其特征在于：按质量分数100％计，包括：膨润土54％-57％，细石英砂24％-28％，水14％-16％，水泥2.5％-3.5％，酒石酸0.24％-0.26％，碳酸三钠0.24％-0.26％。
3.根据权利要求2所述的电缆低热阻保护填充介质，其特征在于：按质量分数100％计，包括：膨润土55.5％，细石英砂26％，水15％，水泥3％，酒石酸0.25％，碳酸三钠0.25％。
4.根据权利要求1、2或3所述的电缆低热阻保护填充介质，其特征在于：所述的细石英砂粒度为600目。
5.一种权利要求1所述的电缆低热阻保护填充介质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：在膨润土中加入水和细石英砂，搅拌15-30min，搅拌均匀成糊状，而形成膨润土胶液，膨润土胶液放置5min；将酒石酸和碳酸三钠用水溶解，搅拌15-30min，使其充分溶解而形成添加剂水溶液，然后在该溶液中加入水泥，搅拌5min，使其搅拌均匀而形成水泥悬浮液，该水泥悬浮液与上述放置5min的膨润土胶液混合搅拌10min，使其搅拌均匀，而形成电缆低热阻保护填充介质。
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Denomination of invention: The invention relates to a cable low thermal resistance protection filling medium and a preparation method thereof Effective date of registration: 20211214 Granted publication date: 20120404 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Guangzhou Haizhu branch Pledgor: GUANGZHOU JUMTOP ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021440000353 |
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